PU的开发和商业化可以追溯到上世纪50年代。1950年,BFGoodrich公司的Schollenberger等人开始研制TPU,经多次改良,Goodrich公司(现为Lubrizol公司)于1961年正式推出以EstaneVc为**的商品化TPU产品。上世纪90年代,随着外资TPU生产企业在中国投资建厂,我国TPU工业开始起步并逐步发展。进入21世纪,在市场需求增长(主要是PVC和橡胶的替代)、自主TPU生产工艺提升、国产上游原材料供应逐步稳定以及下游加工工艺改善等多重因素的积极推动下,中国TPU的产销年复合增长率达到10%以上。随着用量增长,TPU已成为材料行业重要组成部分,其主要应用于鞋材、3C护套、管材以及薄膜等领域。TPU具有优异的耐磨性、抗弯曲疲劳性和高弹性。上海Lubrizol TPU TS92AP7

目前常用的护套材料分金属材料和非金属材料。金属材料有铜护套、铝护套、铅护套。非金属护套有热塑性软塑料、热固性软塑料、热固性弹性体、热塑性弹性体等。其中TPU(热塑性聚氨酯弹性体)虽然具有耐磨性、回弹性、低温柔韧性等综合性能优异,但是普通TPU粒子的物性、阻燃性、耐污性、抗静电等特殊性能还不能满足线缆的要求,所以要对TPU进行改性,一方面TPU厂家直接开发针对线缆领域的产品,另一方面电缆料厂家外采TPU进一步改性后销至线缆领域。路博润TPU MS85AT3 聚醚型 86A 哑光大陆地区从上世纪七八十年代通过“七五攻关”,初步掌握了TPU双螺杆法连续生产合成技术。

说到TPU就会想到TPU的原料——异氰酸酯,异氰酸酯指数由于TPU的合成机理是在官能团之间进行的逐步加聚反应, 所以异氰酸酯指数r0(二异氰酸酯与低聚物二醇的摩尔比) 直接影响分子量的大小。r0≤1时,TPU分子量随着r0的增大而增大,当r0=1时,分子量达到比较大, 再继续增加r0值,分子量又开始下降。r0在0.95~1之间时,TPU模量、拉伸强度、撕裂强度等随着r0的增加而增加。分子量及分子量分布TPU分子量对其力学性能有明显影响, 随着TPU分子量的增加, 拉伸强度、模量及耐磨性等都增加, 当分子量达到一定程度时这些性能趋于平稳。TPU撕裂强度和耐曲挠性能随着分子量的增大而降低,一方面TPU物理交联使其自由体积减小; 另一方面,TPU分子链的高度缠结和物理交联的增加降低了他们的内部流动性, 受到外力作用时, 分子链重排不易实现而无法有效减轻施加的应力。低分子量组分的比例大时,对弹性体的耐热性能和力学性能极为有害, 而过高分子量组分的比例太大时会对加工成型带来不便。因此对于不同用途的TPU应根据其具体加工要求来调节合适的分子量及分子量分布。
TPU的合成方法按有无溶剂可分为两类: 无溶剂的本体聚合法和有溶剂的溶液聚合法。本体聚合按反应步骤又可分为一步法和预聚体法。一步法是将低聚物二元醇、二异氰酸酯和扩链剂同时混合生成。一步法工艺简单, 操作方便, 但其反应热难以排除, 易产生副反应。用一步法合成了聚酯型热塑性聚氨酯弹性体, 首先在反应器中称取配方量的聚酯多元醇和扩链剂, 丁二醇, 升温至120℃真空脱水。迅速加入已预热的快速搅拌均匀, 倒入已预热的容器中, 于120℃真空焙烘,再降温至100℃烘得浅黄色半透明聚氨酯产物, 之后在平板压机上压制成试片,制备的TPU具有较高的力学性能和阻尼性能。聚氨酯热塑性弹性体突出的特点是耐磨性优异、耐臭氧性极好、硬度大、强度高、弹性好、耐低温,有良好的耐油、耐化学药品和耐环境性能,在潮湿环境中聚醚型酯水解稳定性远超过聚酯型。与通用的塑料与橡胶材料相比,TPU具有硬度范围广、机械性能突出、耐高/低温性能优异等优势。

TPU在鞋材的应用中,鞋中底是TPU运动鞋应用**热门也是**成熟的一个部件,常见的工艺是通过超临界釜式发泡工艺将TPU做成发泡颗粒,结合水蒸气或微波成型就得到 ETPU 鞋中底。相比传统的EVA中底,E-TPU鞋材具有优异的回弹性、极低的压缩长久形变、良好的穿着感。除此之外,TPU在鞋大底的应用也比较***,TPU通过注塑成型可以得到鞋大底,利用的TPU具有耐磨、强度高等特点,除此之外,止滑效果如何也是评判TPU鞋大底性能的重要指标之一。我国热塑性聚氨酯弹性体(TPU)企业集中于沿海地区,在这些地区形成了较大规模的TPU产业群。路博润 TPU ZHF 90AT2
TPU因其高弹性、耐磨性和耐化学品性而被广泛的应用于鞋底和鞋垫的制造。上海Lubrizol TPU TS92AP7
TPU各项力学性能之间会相互影响,从硬度与定伸应力和伸长率的关系以及硬度与撕裂强度的关系来看。随着TPU硬度的增加,100%定伸应力和300%定伸应力迅速增加,伸长率下降。这主要是由于硬段含量增加的结果:硬段含量高,其所形成硬段相越易形成次晶或结晶结构增加了物理交联的数量而限制材料变形。若使材料变形必须提高应力,从而提高了定伸应力,同时伸长率下降。TPU硬度与撕裂强度的关系,随硬度增加,撕裂强度迅速增加,其理由亦与模量的解释相同。TPU的配方和性能可进行非常多种类的排列组合。但是在现实设计配方和工业化生产时,却会因为原材料(多元醇和多异氰酸酯以及扩链剂)相互的限制,从而使真正可用于很**的应用的研发还是非常的困难。 上海Lubrizol TPU TS92AP7
从硬度来看TPU的优缺点。首先硬度是材料抵抗变形、刻痕和划伤能力的一种指标。TPU硬度通常用邵尔A型和邵尔D型硬度计测定,邵尔A用于较软的TPU,邵尔D用于较硬的TPU。由于嵌段共聚物TPU性质决定了它的范围很宽,在邵尔A60至邵尔D80之间,跨越了橡胶和塑料的硬度。TPU的硬度与许多性能有关,随硬度的增加,TPU的如下性能发生变化。拉伸模量和撕裂强度增加,刚性和压缩应力(负荷能力)增加,伸长率降低,密度和动态生热增加,耐环境性能增加。压缩模量是在弹性限度内压缩应力与压缩应变之比,理论上等于拉伸应力-应变的弹性模量,即杨氏模量。TPU的压缩模量决定于它的硬度,硬度越高压缩模量亦越高。TPU鞋材...